Informe Previo 1 Ee422n

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRICA Y ELECTRONICA

INFORME PREVIO N° 1 AMPLIFICADOR MULTIETAPA

CURSO:

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 2

DOCENTE:

NUÑEZ ZUÑIGA, TERESA ESTHER

ALUMNO:

BUENO QUISPE MARIA ESTHER

20082549F

MENACHO GARCIA FREDDY

20072523D

MUCHA AQUINO RONALD TOMAS

20074504G

SECCIÓN: “N”

GRUPO: “1”

EE442-N

FECHA: 3- 09 - 2012

INFORME PREVIO EXPERIENCIA N°1 AMPLIFICADOR MULTIETAPA 1.-Detallar las condiciones para los que un BJT y/o FET opera en baja frecuencia. Conocidas las frecuencias de corte inferior ( ) y superior ( ) para una configuración dada solo hay que ajustar la frecuencia de la señal que se va a amplificar a un valor menor a la frecuencia , es decir el transistor opera en una zona donde se encuentre linealidad entre las características de la señal de entrada y salida (Por lo general cuando la señal de entrada presenta una pequeña amplitud con baja frecuencia, comúnmente menores a 25mV y valores contenidas en la banda de audio-frecuencia, 100Hz-100kHz, respectivamente). Cuando el transistor se encuentra trabajando en baja frecuencia se considerará el modelo de parámetros híbridos para su funcionamiento, pero cuando trabaja en alta frecuencia hay que considerar un nuevo modelo en el que juegan un papel importante las capacitancias parásitas del transistor. Es decir a estas frecuencias, entra en consideración las capacidades internas del dispositivo como la capacidad de la juntura BE y BC, que con el efecto MILLER forman una dependencia con las altas frecuencias muy limitantes por los efectos sobre sintonización de señales, que en esos casos son moduladas.

2.-Para la primera etapa Q1-Q2 del circuito en estudio, escriba la ecuación y considerando que los BJT son de silicio. Se sabe que:

Dada la condición que:

Luego:

De Q2 sabemos que:

, tal que

Derivando respecto a

:

[

]

En la malla que pasa por la base y el emisor de Q2 tenemos que:

Derivando respecto a

y despejando se tendrá:

Donde S y S´ representan los factores de estabilidad de respectivamente.

respecto a los parámetros

Finalmente, reemplazando (1) y (2) en (*) tendremos el índice de variación de T:

{

[

]

}

{

y

con respecto a

}

3.- Fundamente las razones por los que se diseña la ganancia y otros parámetros de un amplificador independientemente de hfe , hie, etc. del BJT por ejemplo. Uno de los objetivos en el diseño, es lograr la máxima estabilidad posible de un sistema o red. Como en el siguiente experimento trabajaremos con BJT, la corriente que circula por el colector es sensible a los siguientes parámetros:

β: Se incrementa con el aumento de la temperatura |VBE|: Disminuye cerca de 7.5 mV por cada incremento de la temperatura de un grado Celsius (°C). ICO(corriente de saturación inversa): se duplica en su valor por cada incremento de 10°C en la temperatura. Cualquiera de estos factores puede ocasionar que el punto de operación se desvíe del punto de operación determinado. Haciendo así al sistema demasiado inestable e inútil para utilizarlo, de esta manera se busca la manera de diseñar el sistema independiente de cualquiera de estos factores para que la ganancia no se vea afectada, o no varíe llegue a ser muy inestable. 4.-Diseñe el circuito amplificador ARGOS1.CIR bajo las siguientes premisas -Fuente de operación DC 12V. - Elementos activos 2N2222A o similares - Señal de prueba 1Khz 10 mV con resistencia interna de 10K - Corrientes ICQ mayor igual a 1 mA - Frecuencia de Corte fi=100 Hz y fs= 5Khz - Ganancia de frecuencias medias 350 (Aprox.) Se laa ganancia total 896, nos excedemos del valor de 350 por que el valor de la fuente continua es muy cercano al valor pico - pico de nuestra señal de salida, optamos por: G12=32 y G34=28 (ganancias) Adoptamos hfe=150 para todos los transistores dado que este es su valor sugerido por el manual Adoptamos : SI = 11 y fa=0.8 Entonces: Rb/R5=10 Además: Zin = Rb//(hie+R5 hfe) con un : fa = Zin/(Zin+Ri) como Ri=10kΩ y Rb >>40kΩ pero como sabemos que Rb> 110kΩ y R3>> 62KΩ

asumimos Vce1=6.5V y además :V1=10V con R4=(V+ V1)/Icq1 >> 2kΩ como V5=2.8v adoptamos Icq2=1.11mA y R7+R8=2.8/1.11=2.51kΩ dado que G1=fa=0.8 G2=G12/G1=32 /0.8=40 además R5<> 0.11kΩ dado que G2=32 =R6/R7 entonces R6>> 3.6kΩ además R8=2.51-R7>> 2.4KΩ

tenemos entonces el circuito equivalente para la primera etapa Vin'=400mV y Ri'=3.6kΩ nuevamente sabemos fa=0.8 fa = Zin/(Zin+Ri) y Zin>> 15.12kΩ >> Rb tomamos Icq3=1.4mA y V8=2.1 V y R12>> 1.5kW Como R12<> 0.091kΩ V7=2.8 v y V10=1.47v en consecuencia al valor de V8=2.1v dado que G3=0.8 è G34/G3=G4=36=R13/R14 Como V7=2.8 v y Rb=15.12kΩ y R9>> 62kΩ y R10>> 20kΩ Sea Vceq3=4.3v Y V6=6.4v , también R11=( V+V6)/Icq3>>3.9kW Dado que V10=1.47V y (R14+R15)=V10/Icq4 asumimos Icq4=2mA Tendremos entonces que R14+R15>> 0.735kW y R15=0.65kΩ Para que él ultimo transistor se mantenga operando elegimos Vce4=4V Por tanto V9>> 5.47V y R13>>3.3kΩ

5. Simular el circuito V2 12 V

R2 100kΩ C1

0.22µF R1 10kΩ

V1

R4 2.2kΩ C6 1.8nF

R9 68kΩ

R6 3.3kΩ

2N2222A R5 3.9kΩ

1.2nF

C3

Q1

C7

0.15µF

Q2

R10 22kΩ

2N2222A

R13 3.3kΩ

Q3

2N2222A

R12 1.5kΩ

R7 01kΩ

10mVrms 1kHz R3 0° 68kΩ

R11 3.9kΩ

C4

Q4

0.22µF

2N2222A R14 0.1kΩ

R8 2.2kΩ

C2 47µF R15 0.68kΩ

Diagrama de Ganancia

X--Trace 1::[V(16)] 10 15,8489319 25,1188643 39,8107171 63,0957344 79,4328235 100 125,892541 199,526231 316,227766 501,187234

Y--Trace 1::[V(16)] 1,46093281 4,38192252 10,8474658 21,2478131 32,8623248 37,8489657 41,8703722 44,8948327 48,5137182 50,0892143 50,6330094

1258,92541 1995,26231 3162,27766 5011,87234 7943,28235 10000 12589,2541 19952,6231 31622,7766 50118,7234 79432,8235 100000

49,8341009 47,8951328 43,6338121 35,8838119 25,3129748 19,9846262 15,2601737 8,49355374 4,95822399 3,36062037 2,68593923 2,51600999

C5 47µF

R16 10kΩ

X--Trace 1::[V(16)] 10 15,8489319 25,1188643 31,6227766 50,1187234 79,4328235 100 125,892541 199,526231 316,227766 501,187234 794,328235

Y--Trace 1::[V(16)] -160,13832 175,860324 145,414652 128,888173 95,9386375 66,5899411 54,1844436 43,459785 26,6684675 14,6968958 5,64545379 -2,22897171

X--Trace 1::[V(16)] 1000 1258,92541 1995,26231 3162,27766 6309,57344 7943,28235 10000 12589,2541 19952,6231 31622,7766 50118,7234 79432,8235 100000

Y--Trace 1::[V(16)] -6,22002635 -10,5000997 -20,6571121 -33,9117179 -58,9085527 -67,0552842 -73,9559662 -78,8741175 -80,7811039 -72,0287536 -57,0171803 -42,0948154 -36,049472

Repuesta del amplificador a la frecuencia de 1KHz El voltaje de entrada es: 14.14mV El voltaje de salida es: 540mV Como la relación entre el Voltaje de Entrada y el Voltaje de Salida no están desfasados entonces se puede concluir que la ganancia es mayor de cero.

6. Comprobar que las junturas Base-Emisor trabajan en el régimen lineal y de mínima distorsión armónica, basado en los diagramas de Bode del circuito: Grafica de V(Q2N2222 ) Y Vi

Analizando con frecuencia variable (diagrama de Bode)

-

Grafica de V(Q4)/ Vi

Magnitud

Fase

Se observa que la relación entre V(Q4)/ Vi se va a mantener casi constante de 10Hz a 100kHz -

Grafica de V(Q2)/ Vi

Magnitud

Fase

Se observa que la relación entre V(Q2)/ Vi se va a mantener casi constante de 10Hz a 100kHz 7.-Presente los diagramas de Bode. V13/V12

V3/V12

V14/V3

V4/V12

V16/V8

V16/V12

V8/V4

V9/V8

U7 -

U6 + V

4.578

DC 10MOhm V2 12 V

-

5.181

U5

+ V

-

3.629

DC 10MOhm R2 100kΩ

C1 0.22µF R1 10kΩ

V1 10mVrms 1kHz R3 0° 68kΩ

DC 10MOhm R4 2.2kΩ

C6 1.8nF

+ V

U2 R6 3.3kΩ

R5 3.9kΩ

5.800

DC 10MOhm C3

Q1

2N2222A

V

+

R9 68kΩ

Q2

C7 1.2nF

0.15µF R10 22kΩ

R12 1.5kΩ

R7 01kΩ

V

+

5.683

R13 3.3kΩ

DC 10MOhm

Q3

2N2222A

2N2222A

R8 2.2kΩ

U3 R11 3.9kΩ

C4

Q4

0.22µF

R16 10kΩ

2N2222A R14 0.1kΩ

C2 47µF

+

2.294 -

V

U1 DC 10MOhm

+

R15 0.68kΩ

C5 47µF

1.309 -

V

U4 DC 10MOhm